DE19506692C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von insbesondere diamanthaltigem Granulat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von insbesondere diamanthaltigem Granulat, bei dem die Bestandteile in Pulverform gemischt, mit einem flüs­ sigen Bindemittel versehen und durch mechanischen Kontakt mit bewegten Wänden zu Granulat geformt und dann zum Abbinden er­ wärmt und getrocknet werden.

In der industriellen Fertigungstechnik werden sehr häufig Werkstücke, beispielsweise Teile von Steinbearbeitungswerk­ zeugen wie Trennscheiben oder Bohrkronen aus dem pulverförmi­ gen Zustand des Ausgangswerkstoffes hergestellt, wobei Dia­ mant als eigentliches Werkzeug mit Metallpulver gebunden und die Verbindung von Metall und Diamant in einem Sinterprozeß vorgenommen wird. Dabei liegt das Ausgangsmaterial zunächst als Pulver oder in Form kleiner vorgefertigter kugelartiger Teilchen, dem Granulat, vor.

Es ist bekannt aus einem vorgemischten Metallpulver, das mit Diamantbestandteilen gemischt ist, kugelartige Partikel mit einem Durchmesser von etwa 0,1 bis 1 mm zu erzeugen. Diese Partikel weisen dabei keine ideale Kugelform auf, sondern können Kartoffel-, Ei- oder auch Klumpenform annehmen. Für den Granuliervorgang, der für die Herstellung von Granulat aus einem Metallpulver und Diamantgemisch in der Praxis ver­ wendet wird, setzt man ein manuelles Pelletierverfahren ein, bei dem auf einem schrägstehenden rotierenden Teller durch die Abrollbewegung des Pulvers bei Einsprühung eines Binde­ mittels das Granulat entsteht. Dabei ist die Prozeßdauer vom Durchmesser des Tellers (bis zu 5 m) und von der Pulvermenge abhängig. Die Herstellung eines gleichmäßigen Granulates ist weitgehend vom Geschick der Bedienungsperson abhängig, die durch geeignete Maßnahmen vor dem entstehenden Staub und den Bindemitteldämpfen geschützt werden muß.

Bekannt ist es auch, das Granulat durch rotierende Behälter mit V-Form herzustellen (Granuliermaschine GA10 der Dr. Fritsch Sondermaschinen GmbH, Fellbach), in denen das Pulver­ bindemittelgemisch bei der Drehung des Behälters stets an schrägen Wänden abrollen kann und die Bildung größerer Teile durch rotierende Messer verhindert wird. Bei Verwendung von Diamantteilchen als Bestandteile des zu granulierenden Gemi­ sches unterliegen die zuletzt genannten Einrichtungen einem sehr starken Verschleiß.

Es sind auch andere Vorrichtungen zur Bildung von Granulat bekannt, bei denen man mit einem fleischwolfähnlichen Verfah­ ren arbeitet (DE-OS 14 04 966 ) oder eine Art Wirbelbettver­ fahren (DE 29 08 136 C2) zur Bildung des Granulates verwen­ det. Für die Herstellung von mit Diamantteilchen versetzten Granulat lassen sich diese Einrichtungen aber wegen des zu großen Verschleißes der mechanisch bewegten Teile oder wegen der unterschiedlichen Größe und dem unterschiedlichen spezi­ fischen Gewicht der Diamantteilchen im Vergleich zum Metall­ pulver nicht zur Gewinnung eines Granulates mit einer gleich­ mäßigen Diamantverteilung einsetzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschla­ gen, mit denen sich insbesondere ein mit Diamantteilchen ver­ setztes Granulat so herstellen läßt, daß dieses Granulat zur Fertigung von Grünlingen für den anschließenden Sintervorgang verwendet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Pulver­ mischung zunächst mit einer bestimmten Menge des Bindemittels vermischt und das so gewonnene Gemisch portionsweise in ein­ seitig geschlossene Hohlräume gegeben und dort einer Vibrati­ on unterworfen wird, ehe das durch den Kontakt mit den Wänden der Hohlräume gebildete Granulat erwärmt und getrocknet wird, wobei die Hohlräume nicht vollständig mit dem Gemisch gefüllt werden, so daß das ge­ wünschte Granulat gebildet werden kann. Die Hohlräume können dann auch Formen annehmen, deren Entleerung sonst wegen der kleineren Eintrittsöffnung nicht mehr möglich wäre. In Wei­ terbildung der Erfindung kann das Gemisch zum Befüllen der Hohlräume in ganz besonders vorteilhafter Weise durch ein Sieb passiert werden. Es hat sich gezeigt, daß man durch die­ se Maßnahme dem als Ausgangsmaterial dienenden Gemisch eine gleichmäßige und lockere Konsistenz geben kann, die sich durch die aufgrund der Vibration bewirkten Berührung von Ge­ mischteilen mit den Wänden der Hohlräume besonders gut zur Bildung eines möglichst gleichmäßigen Granulats verwenden läßt. Denkbar wäre es auch, das angefeuchtete Pulver mit Dü­ sen oder mit einem Schleuderradprinzip auf die Oberfläche der Platte aufzubringen, so daß es in die Kavernen gelangen kann. Dabei sollte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Menge des flüssigen Bindemittels auf die Pulvermischung abgestimmt sein. Ein zu geringer Feuchtigkeitsgehalt hätte zur Folge, daß kein Granuliereffekt einsetzt. Ist die Feuchtigkeitsmenge zu hoch, dann kann sich ein Pulverschlamm bilden, der das Granulat verklebt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich besonders vorteilhaft eine Einrichtung, die durch mindestens eine Einfüllvorrichtung für das Gemisch und durch eine mit einer Vielzahl von Hohlräumen in der Form von Kavernen verse­ hene Platte gekennzeichnet ist, die mit einer Vibrationsein­ richtung verbunden ist, wobei das Volumen der Kavernen erheblich größer als die Größe des gewünschten Granulates ist. Die Frequenz und die Amplitude der Vibrationseinrichtung kann einstellbar sein. Zwischen der Einfülleinrichtung und der zur Vibration anzuregenden Platte kann ein Passiersieb angeordnet sein, dessen Maschenweite an die Größe der Kaver­ nen und an die Konsistenz des Gemisches angepaßt sein kann.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung gezeigt und im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Granulat in schematischer Dar­ stellung,

Fig. 2 eine der Vorrichtung der Fig. 1 entnommene, mit Ka­ vernen versehene Platte, ebenfalls in Draufsicht,

Fig. 3 die perspektivische und vergrößerte Darstellung eines Teiles der Platte, der Fig. 2 mit der schematischen Darstellung der Schwingungsebenen, in denen die Plat­ te bewegbar ist,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch die Platte der Fig. 3 längs der Schnittlinie V-V mit sacklochartigen Kavernen in der Befüllungsstellung und mit einem über der Platte angeordneten Passiersieb,

Fig. 5 die Platte gemäß der Darstellung nach Fig. 4, jedoch während des Verfahrensschrittes der Granulatbildung durch Vibration, und

Fig. 6 bis 9 jeweils schematische Darstellungen von anderen mögli­ chen Formen für die Kavernen.

In der Fig. 1 ist ein rundes Maschinengestell (1) schema­ tisch gezeigt, das mit einer nicht gezeigten Rundförderein­ richtung versehen ist, die taktweise zu einer Bewegung im Sinn des Pfeiles (2) veranlaßt werden kann.

Auf der Rundfördereinrichtung sind beim Ausführungsbeispiel fünf in ihrer Größe gleich ausgebildete Platten (3) angeord­ net, die die Positionen (3a bis 3e) durchlaufen können und sich in jeder Position (3a bis 3e) jeweils an verschiedenen Behandlungsstationen der Maschine (1) befinden. Die Platten (3) sind gemäß den Fig. 2 und 3, jeweils ausgehend von ei­ ner ihrer Oberflächen, mit Hohlräumen in der Art von Kavernen (4) versehen, die nach der anderen Seite hin geschlossen sind. Dabei kann die Verteilung der Kavernen auf der Oberflä­ che der Platte (3) gleichmäßig oder auch ungleichmäßig vorge­ nommen sein.

In der Station (3a) (Fig. 1) werden nun die Kavernen (4) ei­ ner sich in der Position (3a) befindlichen Platte (3) von ei­ ner (schematisch dargestellten) Einfülleinrichtung (5) aus mit einem Gemisch aus Metallpulver und Diamant gefüllt, wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist. Dabei befindet sich - was nicht näher in Fig. 1 gezeigt ist - an der der Position (3a) der Platten zugeordneten Station ein zwischen der Einfüllein­ richtung (5) und der Platte (4) angeordnetes Passiersieb (6), durch das das Gemisch von der Einfüllvorrichtung (5) aus in die Öffnungen der Kavernen (4) gefüllt werden kann. Das Ge­ misch aus Metallpulver und Diamant ist vorher in nicht näher beschriebener, weil bekannter Weise, unter Zugabe eines flüs­ sigen Bindemittels gemischt worden, wobei die Zugabe des flüssigen Bindemittels in einer auf die Metallpulver-/Diamantmischung abgestimmten Menge erfolgt, was beispiels­ weise experimentell ermittelt werden kann. Das Gemisch wird aus der Einfülleinrichtung (5) durch das Passiersieb (6) je­ weils in einer Menge in die offenen Kavernen (4) der Platte (3) gefüllt, die kleiner ist als das Volumen der Kavernen (4). Die Kavernen sind daher nach dem Füllvorgang in der Po­ sition (3a) mit einer Menge (7) des Gemisches gefüllt, die in etwa der in der Fig. 4 angedeuteten Menge entspricht.

Sind alle Kavernen (4) in der Position (3a) gefüllt, so wird der Förderer im Sinn des Pfeiles (2) angetrieben, so daß die zunächst noch in der Position (3a) befindliche Platte bei der taktweisen Förderung zunächst in die Position (3b) kommt, in der sie von einer strichpunktiert angedeuteten Abdeckung (8) nach oben abgeschlossen ist. In dieser Position (3b) kommt die Platte (3) mit ihrer Unterseite in Kontakt mit einer Vi­ brationseinrichtung (9) (siehe Fig. 3 und 5), die ähnlich wie bei einem Schwingschleifer die Platte (3) nunmehr in Schwingungen in den drei Ebenen (10, 11 und 12) eines recht­ winkligen Koordinatensystems versetzt, wie das in Fig. 3 schematisch angedeutet ist. In der vergrößerten Darstellung des Schnittes nach Fig. 5 ist zu erkennen, daß durch die von der Vibrationseinrichtung (9) erzeugten Schwingungen an den Wänden der Kavernen (4) kugelartige Granulatteilchen (13) ge­ bildet werden, die durch den Kontakt des in die Kavernen (4) eingefüllten Gemisches mit den Wänden der Kavernen (4) und die Bewegungsmöglichkeiten innerhalb der Kavernen (4) entste­ hen. Durch Versuche hat sich dabei gezeigt, daß eine un­ gleichmäßige Befüllung der Kavernen sich auf die Größenver­ teilung des entstehenden Granulates nahezu nicht auswirkt und daß auch eine Abweichung der Feuchtigkeit im zu granulieren­ den Pulver bis zu 5% noch keine entscheidende Veränderung er­ gab.

Dagegen hat es sich gezeigt, daß die Maschenweite des verwen­ deten Passiersiebes (6) von Bedeutung für die Größenvertei­ lung der Granulatteilchen ist. So werden z. B. beim Passieren durch ein gröberes Sieb weniger Kerne als Granulationskeime zur Verfügung gestellt, so daß sich bei gleicher Füllmenge größere Granulatpartikel als bei der Verwendung eines feine­ ren Siebes ergeben. Gezeigt hat sich auch, daß die mit dem Metallpulver vorgemischten Diamantanteile sich gut und gleichmäßig in den Granulatteilchen verteilen.

Ist der Vorgang der Granulatbildung nach Fig. 5 beendet, dann erfolgt bei der Einrichtung der Fig. 1 erneut ein takt­ weises Weiterschalten im Sinn des Pfeiles (2), so daß die Platte (3) nun aus der Position (3b) in die Position (3c) ge­ langt, wo beispielsweise eine entsprechende Erwärmung durch nicht gezeigte Heizeinrichtungen stattfindet, um das in dem Ausgangsgemisch und in den Granulatpartikeln (13) enthaltene Bindemittel auszuhärten und das Granulat zu trocknen. Ist dies geschehen, erfolgt ein taktweises Weiterschalten in die Position (3d), wo eine weitere Operation oder eine weitere Trocknung stattfindet und anschließend ein Weiterschalten in die Position (3e), von wo aus, beispielsweise durch erneutes Rütteln, nun nur noch in einer Ebene senkrecht zur Platte oder durch Abkippen der Platte eine Entleerung der Kavernen (4) erfolgt. Die Granulatteilchen (13) fallen dann beispiels­ weise über eine Rutsche (14) in einen Sammelschacht (15) und können abgepackt werden.

Das so hergestellte Granulat läßt sich besonders vorteilhaft zur Bildung von Grünlingen für Werkzeugteile verwenden. Das Granulat läßt sich für die Befüllung entsprechender Formen in einfacher Weise in der Menge dosieren. Weil die Größe der Granulatteilchen nicht genau gleich ist, bzw. durch einen nachträglichen an sich bekannten Siebvorgang auf bestimmte Größenordnungen beschränkt werden kann, kann beim Befüllen von Formen auch das zwischen den Granulatteilchen verbleiben­ de Luftvolumen, das an sich unerwünscht ist, klein gehalten werden.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen andere mögliche Formen für die Ausbildung der Kavernen (4).

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von insbesondere dia­ manthaltigem Granulat, bei dem die Bestandteile in Pulverform gemischt, mit einem flüssigen Bindemittel versehen und durch mechanischen Kontakt mit bewegten Wänden zu Granulat geformt und dann zum Abbinden erwärmt und getrocknet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermischung zunächst mit einer be­ stimmten Menge des Bindemittels vermischt und das so gewonne­ ne Gemisch portionsweise in einseitig geschlossene Hohlräume (4) gegeben und dort einer Vibration unterworfen wird, ehe das Granulat erwärmt und getrocknet wird, wobei die Hohlräume (4) nicht vollständig mit dem Gemisch (7) gefüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch zum Befüllen der Hohlräume (4) durch ein Sieb (6) passiert wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine Einfüllvor­ richtung (5) für das Gemisch und durch eine mit einer Viel­ zahl von Hohlräumen in der Form von Kavernen (4) versehene Platte (3), die mit einer Vibrationseinrichtung (9) verbunden ist, wobei das Volumen der Kavernen (4) erheblich größer als die Größe des gewünschten Granulates (13) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Frequenz und die Amplitude der Vibrationsein­ richtung (9) einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kavernen Formen gemäß den Fig. 6 bis 9 auf­ weisen, wobei die Fig. 6 bis 9 Bestandteil des Anspruchs sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen der Einfülleinrichtung (5) und der Platte (3) ein Passiersieb (6) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Maschenweite des Passiersiebes (6) an die Größe der Kavernen (4) und an die Konsistenz des Gemisches angepaßt ist.